Stahlbau-Kalender, Jahrgang 2021, Abschnitt 11
Geißler, Karsten; Mager, Matthias; Rodemann, Jochen
Stahlverbundbrücken -- Berechnung, Bemessung und Konstruktion
Nr. Abschnitt Seite
1  Einführung  743 
1.1  Zur Entwicklung des deutschen Verbundbrückenbaus  743 
1.2  Zur Entwicklung der normativen Regeln für den Verbundbrückenbau  748 
2  Berechnung von Überbauten in Stahlverbundbauweise  750 
2.1  Grundsätze der Berechnung  750 
2.2  Baustoffe und Materialgesetze  751 
2.2.1  Baustahl  751 
2.2.2  Beton  752 
2.2.3  Betonstahl  755 
2.2.4  Verbundmittel  756 
2.3  Querschnittsberechnung  757 
2.3.1  Mittragende Breiten  757 
2.3.2  Klassifizierung von Querschnitten  758 
2.3.3  Berechnung der elastischen Querschnittssteifigkeiten  759 
2.3.3.1  Allgemeines  759 
2.3.3.2  Teilschnittgrößenverfahren  761 
2.3.3.3  Gesamtquerschnittsverfahren  762 
2.3.3.4  Berücksichtigung des Kriechens  763 
2.3.4  Rissbildung im Betongurt  766 
2.3.4.1  Ursachen, Auswirkungen und Phasen der Rissbildung  766 
2.3.4.2  Erstrissbildung  769 
2.3.4.3  Fortschreitende Erstrissbildung  770 
2.3.4.4  Abgeschlossene Erstrissbildung  771 
2.3.4.5  Einfluss von Eigenspannungen  772 
2.3.4.6  Momenten-Krümmungsbeziehungen  774 
2.3.4.7  Beispiel 1 -- Rissbildung  775 
2.3.5  Verbundträger mit Fertigteilen  781 
2.3.5.1  Allgemeines  781 
2.3.5.2  Verbundträger mit Teilfertigteilen  782 
2.3.5.3  Verbundträger mit Ganzfertigteilen  788 
2.3.5.4  Beispiel 2 -- Rissbildung an Teilfertigteilträgern  791 
2.4  Tragwerksberechnung  804 
2.4.1  Berechnungsverfahren  804 
2.4.2  Einflüsse aus dem zeitabhängigen Verhalten des Betons  804 
2.4.2.1  Kriechen  804 
2.4.2.2  Schwinden  805 
2.4.2.3  Hydratation  807 
2.4.3  Einflüsse aus der Rissbildung im Beton  808 
2.4.3.1  Allgemeines  808 
2.4.3.2  Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen  808 
2.4.3.3  Methoden zur Schnittgrößenermittlung bei Durchlaufträgern  809 
2.4.3.4  Beispiel 3 -- Schnittkraftermittlung am Durchlaufträger  810 
2.4.3.5  Besonderheiten zugbeanspruchter Bauteile in Verbundbrücken  812 
2.4.4  Einflüsse aus der Herstellungs- und Belastungsgeschichte  814 
2.4.4.1  Anwendungsprinzipien  814 
2.4.4.2  Beispiel 4 -- Herstellungstechnologie  816 
2.4.5  Weitere Einflüsse  817 
2.4.5.1  Mittragende Breiten  817 
2.4.5.2  Stabilitätsversagen  817 
2.4.5.3  Nachgiebigkeit in der Verbundfuge  818 
2.4.5.4  Einflüsse aus der Tragwerksverformung, Imperfektionen  818 
2.4.5.5  Nichtlineare Tragwerksberechnung  819 
2.4.5.6  Einfluss von Verbindungen  820 
2.4.5.7  Temperatureinflüsse  820 
2.4.5.8  Vorspannung  820 
2.4.6  Zusätzliche Berechnungshinweise für spezifische Konstruktionsweisen  821 
2.4.6.1  Rahmentragwerke  821 
2.4.6.2  Bauweise mit teilweise einbetonierten Stahlquerschnitten (WIB-Bauweise)  822 
2.4.6.3  Stahlverbundbrücken mit Hohlkastenquerschnitten  825 
2.4.6.4  Doppelverbund-Bauweise  826 
2.4.6.5  Platten in Verbundbauweise  826 
2.4.6.6  Orthoverbundplatten  827 
2.4.6.7  Überlagerung globaler und lokaler Traganteile in zugbeanspruchten Fahrbahnplatten  828 
2.4.7  Verbundträger mit Fertigteilen  831 
2.4.7.1  Kriechen und Schwinden  831 
2.4.7.2  Rissbildung  832 
2.4.7.3  Beispiel 5 -- Fertigteilverbundträger  833 
3  Bemessung von Stahlverbundbrücken  834 
3.1  Bemessung im Grenzzustand der Tragfähigkeit  834 
3.1.1  Sicherheitskonzept  834 
3.1.1.1  Theoretischer Hintergrund  834 
3.1.1.2  Normatives Nachweiskonzept  836 
3.1.2  Querschnittstragfähigkeit  838 
3.1.2.1  Bemerkungen zu den Grundlagen  838 
3.1.2.2  Momententragfähigkeit -- Nachweiskonzept  840 
3.1.2.3  Vollplastische Momententragfähigkeit  840 
3.1.2.4  Dehnungsbeschränkte Momententragfähigkeit  842 
3.1.2.5  Elastische Momententragfähigkeit  842 
3.1.2.6  Querkrafttragfähigkeit -- Nachweiskonzept  843 
3.1.2.7  Bemessung von Brücken in WIB-Bauweise  843 
3.1.3  Stabilitätsnachweise  844 
3.1.3.1  Biegeknicken  844 
3.1.3.2  Biegedrillknicken  845 
3.1.3.3  Beulen  855 
3.1.4  Verbundsicherung  860 
3.1.4.1  Allgemeines  860 
3.1.4.2  Ermittlung der Längsschubkräfte  862 
3.1.4.3  Tragfähigkeit der Verbundfuge mit Kopfbolzendübeln  865 
3.1.4.4  Nachweis der Verbundsicherung mit Kopfbolzendübeln  866 
3.1.4.5  Nachweis der Einleitung der Schubkräfte in die Betonplatte  867 
3.1.5  Tragfähigkeitsnachweis für die Fahrbahnplatte  870 
3.2  Bemessung im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit  870 
3.2.1  Erforderliche Nachweise und Einwirkungskombinationen zur Ermittlung der Beanspruchungen  870 
3.2.2  Nachweise zur Begrenzung der elastischen Spannungen  871 
3.2.3  Nachweis zur Begrenzung der Plattenschlankheit von Stegblechen  872 
3.2.4  Schubkraftnachweis in der Verbundfuge infolge Gebrauchslasten  872 
3.2.4.1  Nachweis der Verbundsicherung bei Kopfbolzendübeln  872 
3.2.4.2  Nachweis der Einleitung der Schubkräfte in die Betonplatte  872 
3.2.5  Nachweise zur Rissbreitenbegrenzung  872 
3.2.5.1  Allgemeines, Beanspruchungen  872 
3.2.5.2  Mindestbewehrung zur Begrenzung der Erstrissbreite  873 
3.2.5.3  Nachweis der Rissbreitenbegrenzung bei abgeschlossener Rissbildung  874 
3.2.5.4  Rissbreitenbegrenzung für zentrisch zugbeanspruchte Stahlbetonbauteile  876 
3.2.6  Verformungsbegrenzungen  877 
3.2.6.1  Allgemeines, Berechnung der elastischen Verformungen  877 
3.2.6.2  Überhöhung (bzw. Unterhöhung) des Tragwerks für ständige Lasten -- spannungslose Werkstattform  878 
3.2.6.3  Verformungsgrenzwerte für Verkehrslasten  878 
3.2.7  Begrenzung der dynamischen Auswirkungen  879 
3.3  Nachweis der Ermüdungssicherheit  879 
3.3.1  Allgemeines  879 
3.3.2  Ermüdungsbeanspruchung  881 
3.3.2.1  Maßgebende Einwirkungskombination  881 
3.3.2.2  Schwingbreite infolge der Ermüdungslastbilder  881 
3.3.2.3  Normative schadensäquivalente Spannungsschwingbreiten  882 
3.3.2.4  Schlussfolgerungen aus verschiedenen Monitoring-Projekten hinsichtlich tatsächlicher ermüdungswirksamer Beanspruchungen  886 
3.3.3  Ermüdungsfestigkeit und Nachweis  888 
3.3.3.1  Erfordernis des Ermüdungsnachweises, Nachweisstufen  888 
3.3.3.2  Ermüdungsfestigkeit und Nachweise für die Baustahldetails  888 
3.3.3.3  Ermüdungsfestigkeitsnachweis für Beton und Betonstahl  894 
3.3.3.4  Ermüdungsfestigkeit der Kopfbolzendübel und Nachweis  895 
4  Konstruktive Regeln  898 
4.1  Fahrbahnplatten  898 
4.2  Hohlkastenbrücken  899 
4.2.1  Allgemeine Regelungen  899 
4.2.2  Ergänzende konstruktive Hinweise bei Querschnitten mit stählernen Kragträgern oder Schrägstreben und Fahrbahnplatten mit Teilfertigteilen  900 
4.2.2.1  Fahrbahnplatten mit Teilfertigteilen und Ortbetonergänzung  900 
4.2.2.2  Querschnitt mit Kragträgern -- Hinweise zur Stahlkonstruktion  900 
4.2.2.3  Querschnitt mit Schrägstreben -- Hinweise zur Stahlkonstruktion  902 
4.2.3  Hinweise zu Fahrbahnplatten mit Ganzfertigteilen  903 
4.3  Verdübelung  903 
4.4  Überbauten in WIB-Bauweise  904 
4.5  Konstruktive Regelungen zu Verbundplatten  904 
4.6  Konstruktive Festlegungen für Auflagerquerträger in Beton  906 
4.7  Konstruktive Regeln zur Bauweise mit engliegenden Längsträgern  906 
5  Kompaktbeispiel Zweifeldträger  908 
5.1  System  908 
5.2  Modellierung  909 
5.2.1  Haupttragwerk  909 
5.2.2  Fahrbahnsystem  910 
5.2.3  Belastung  910 
5.3  Schnittgrößen und Spannungen  912 
5.4  Nachweise  915 
5.4.1  Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit (GZT)  915 
5.4.2  Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit (GZG)  917 
5.4.3  Verbundsicherung  918 
5.4.4  Ermüdung  921 
6  Literatur  924